基于 HTML5 结合工业互联网的智能飞机控制

前言

从互联网+的概念一出来，就瞬间吸引了各行各业的能人志士，想要在这个领域分上一杯羹。现在传统工业生产行业运用互联网+的概念偏多，但是在大众创业万众创新的背景下，“互联网＋”涌出了层出不穷的“玩法”，智慧城市、隧道交通、智慧园区、工业生产，甚至是这次要说的智能飞机！异地协同制造的范围，目前多局限于主机制造厂之间，发动机和机载系统介入得很少。“互联网+飞机”可通过提高各类飞行器的有效监控能力、应急处置能力来大幅提高航行安全水平。“在提高这两大能力后，像飞机失联这类事件将不再发生。”当飞机飞离预定航线时，地面可以即时监控，甚至在飞机遭遇恶意操控时，地面也可以接管，而且“互联网+飞机”将对每架飞机的各项数据了如指掌，有效提高航行的安全。我认为，“互联网+飞机”将超出传统的“互联网+飞机制造”阶段，让互联网在飞机全寿命使用过程中发威，这可为传统制造业转型升级提供重大机遇。

代码部分

加载飞机模型

首先，最重要的是我们的飞机模型，前面有文章写到过，HT 内部封装了一个方法 ht.Default.loadObj （）来加载 OBJ 文件：

ht.Default.loadObj('obj/plane.obj', 'obj/plane.mtl', {
    center: true,
    r3: [0, -Math.PI/2, 0], // make plane face right
    s3: [0.15, 0.15, 0.15], // make plane smaller
    finishFunc: function(modelMap, array, rawS3){
        if(modelMap){
            modelMap.propeller.r3 = {// propeller 螺旋桨
            func: function(data){
                return [data.a('angle'), 0, 0];
            }
        };
        // 设置模型的大小为原来的 1 1.2 1.2 倍（相当于 x 轴放大了 1 倍，y 轴放大了 1.2 倍，z 轴放大了 1.2 倍）
        modelMap.propeller.s3 = [1, 1.2, 1.2];
        modelMap.propeller.color = 'yellow';
    }
});

要将 obj 解析后的模型信息绑定到图元，需先调用建模手册（）中模型注册（）章节介绍的 ht.Default.setShape3dModel(name, model) 函数进行注册，之后图元只需将 style 的 shape3d 属性设置为注册的名称。当然我们现在将这个方法封装了一下，采用更简便的方法来加载模型，但是还是需要加载的原理：

// models/plane.json
{
    "modelType": "obj",
    "obj": "obj/plane.obj",
    "mtl": "obj/plane.mtl"// 要是没有 mtl 文件，则设置为 ""
}

 之后通过设置节点的 style 的 shape3d 属性设置为这个 json：node.s('shape3d', 'models/plane.json')。

注意！不管使用哪种方法来加载模型，mtl 文件中如果有使用贴图，贴图的路径需要是相对于 obj 文件的路径。

前面代码中的 modelMap.propeller 是 OBJ 文件中定义好的 modelMap 对象中的 propeller 对象，可以试着打印 modelMap 看看输出结果。

加载机尾指示灯

这个方法里的 finishFunc(modelMap, array, rawS3) 用于加载后的回调处理，具体查阅 HT for Web OBJ 手册（），我们还添加了一个在 OBJ 模型中没有的飞机尾部的“红色闪烁指示灯”，这里用到的是组合模型 array（所有材质组成的数组，里面有至少一个模型），我们在 array中加入一个新的球模型：

// 添加一个指示灯的圆形模型
array.push({
    shape3d: ht.Default.createSmoothSphereModel(),
    t3: [-40, 10, 0],
    s3: [6, 6, 6],
    color: {
        func: function(data){
            return data.a('light') ? 'red': 'black';
        }
    }
});

这里的 shape3d 是 HT 封装的一个属性名，通过 setShape3dModel(name, model) 函数注册的或者是通过 getShape3dModel(name) 函数返回的注册过的 3D 模型，如何注册 3D 模型可查阅 HT for Web 建模手册（）。

color 属性名对应了一个对象，这边的定义是这样的，color 直接通过 data.getAttr('a') 获取 data.setAttr(‘a’, value) 中的值，这样做有两个好处，一是可以不污染 HT 的常用属性操作，所以 HT 专门定义了这个 attr 属性类型，是 HT 预留给用户存储业务数据的；二是这样也很方便数据绑定，我们可以通过在需要更改属性的地方调用 setAttr 方法，非常方便。

接着我们通过 ht.Default.setShape3dModel(name, model) 来将我们刚刚组合好的模型 array 注册成我们要的“plane”模型：

ht.Default.setShape3dModel('plane', array);

创建模型节点

注册好模型后肯定是要调用这个模型，我们可以通过 shape3d 属性来调用这个模型，并且在这个模型中自定义上面代码中出现过的 light 属性和 angle 属性：

plane = new ht.Node();
plane.s3(200, 200, 200);
plane.s3(rawS3);
plane.s({
    'shape3d': 'plane',
    'shape3d.scaleable': false,
    'wf.visible': true,// 线框是否可见
    'wf.color': 'white',
    'wf.short': true // 是否显示封闭的线框，true为不封闭的短线框
});
plane.a({
    'angle': 0,
    'light': false
});

动画

因为飞机还有螺旋桨、指示灯两个功能，我们还得对这两个模型做动画效果，可查阅 HT for Web 动画手册（），通过用户在 form 表单上选择的结果来决定飞机飞行持续时间、看飞机的视角、飞机沿着“航线”飞行所要旋转的角度、机尾指示灯的“闪烁”功能等等，最后别忘了飞机停止飞行时，如果要让飞机继续飞行，就得回调这个动画，并且设置灯不再闪烁，别忘了要启动动画：

params = {
    delay: 1500,
    duration: 20000,
    easing: function(t){
        return (t *= 2) < 1 ? 0.5 * t * t : 0.5 * (1 - (--t) * (t - 2));
    },
    action: function(v, t){
        var length = g3d.getLineLength(polyline),
        offset = g3d.getLineOffset(polyline, length*v),
        point = offset.point,
        px = point.x,
        py = point.y,
        pz = point.z,
        tangent = offset.tangent,
        tx = tangent.x,
        ty = tangent.y,
        tz = tangent.z;
        plane.p3(px, py, pz);
        plane.lookAt([px + tx, py + ty, pz + tz], 'right');

        var camera = formPane.v('Camera');
        if(camera === 'Look At'){
            g3d.setCenter(px, py, pz);
        }
        else if(camera === 'First Person'){
            g3d.setEye(px - tx * 400, py - ty * 400 + 30, pz - tz * 400);
            g3d.setCenter(px, py, pz);
        }

        plane.a('angle', v*Math.PI*120);
        if(this.duration * t % 1000 > 500){
            plane.a('light', false);
        }else{
            plane.a('light', true);
        }
    },
    finishFunc: function(){
        animation = ht.Default.startAnim(params);
        plane.a('light', false);
    }
};

animation = ht.Default.startAnim(params);

 其实最让我们好奇的是描绘的路径跟飞机本身的飞行并没有关系，还有那么多左拐右拐的，要如何做才能做到呢？

绘制飞机轨道

接下来我们来描绘路径，首先这个路径是由 ht.Polyline 作为基础来描绘的：

polyline = new ht.Polyline();
polyline.setThickness(2);
polyline.s({
    'shape.border.pattern': [16, 16],
    'shape.border.color': 'red',
    'shape.border.gradient.color': 'yellow',
    'shape3d.resolution': 300,
    '3d.selectable': false
});
dataModel.add(polyline);

上面的代码只是向 datamodel 数据模型中添加了一个 polyline 管线而已，不会显示任何东西，要显示“航道”首先就要设置航道所在的点，我们先设置航道的初始点：

points = [{ x: 0, y: 0, e: 0 }];
segments = [1];

 这个 points 和 segments 是 HT for Web Shape 手册（）中定义的，points 是 ht.List 类型数组的定点信息，顶点为 { x: 100, y: 200 } 格式的对象；segments 是 ht.List 类型的线段数组信息，代表 points 数组中的顶点按数组顺序的连接方式。

图中“航道”左侧的多个圆形轨道也是通过设置 points 和 segments 来设置的：

for(var k=0; k<count+1; k++){
    var angle = k * Math.PI * 2 * round / count;
    points.push({
        x: cx + radius * Math.cos(angle),
        y: cy + radius * Math.sin(angle),
        e: k * height / count
    });
    segments.push(2);
}

 接下来几个拐点也是这种方法来实现的，这里就不赘述了，如果你还没看手册的话，这里标明一点，segments 只能取值 1~5，1 代表一个新路径的起点；2 代表从上次最后点连接到该点；3 占用两个点信息，第一个点作为曲线控制点，第二个点作为曲线结束点；4 占用3个点信息，第一和第二个点作为曲线控制点，第三个点作为曲线结束点；5 不占用点信息，代表本次绘制路径结束，并闭合到路径的起始点：

points.push({ x: cx+radius, y: 0, e: height/2 });
points.push({ x: 0, y: 0, e: height/2 });
segments.push(3);

points.push({ x: radius, y: -radius, e: height/2*0.7 });
points.push({ x: radius*2, y: radius, e: height/2*0.3 });
points.push({ x: radius*3, y: 0, e: 0 });
segments.push(4);

points.push({ x: 0, y: 0, e: 0 });
segments.push(2);

 我们已经把路径上的点都添加进“航道”中了，接下来要把点都设置到管道上去才会显示在界面上：

polyline.setPoints(points);
polyline.setSegments(segments);

飞机跑道

“跑道”就比较简单了，只是一个 Node 节点然后设置基础效果而已，没什么特别的：

runway = new ht.Node();
runway.s3(-cx+radius*3, 1, 200);
runway.p3(cx+runway.getWidth()/2, -22, 0);
runway.s({
    'all.color': '#FAFAFA',
    'all.transparent': true,
    'all.reverse.cull': true,
    'all.opacity': 0.8,
    '3d.selectable': false
});
dataModel.add(runway);

 最后，在界面上添加一个 formPane 表单面板，定义好之后可以直接添加到 body 上，这样就不会跟 graph3dView 有显示的联系了。

表单面板

formPane 可以用 formPane.addRow（）方法动态添加行，这个方法中可以直接对动态变化的数据进行交互，例如本例中的是否有动画 Animation，我们利用 checkBox 来记录选中或者非选中的状态：

{
    checkBox: {
        label: 'Animation',
        selected: true,
        onValueChanged: function(){ if(this.isSelected()){
                animation.resume();
            }else{
                animation.pause();
            }
        }
    }
}

 也可以通过设置“id”来记录动态改变的值，然后 formPane 就会通过调用 formPane.v(id) 来获取当前值。

最后

工业互联网（Industrial Internet）的概念最早由通用电气（GE）在 2012 年提出，即让互联网进入产业链的上游，从根本上革新产业。根据飞常准的数据显示，美国已有 78% 的航班提供机上互联服务。在航天航空领域，工业互联网会打破软件、硬件和人员之间的信息壁垒，依靠大数据的分析，让飞机建立自己的声音，表达给飞行员和维修人员飞行员，具体飞行状况如何或者哪里需要维修。工业互联网技术的深入应用，正在改变着民航飞机的使用效率和制造成本。